(57)【要約】【課題】イオン注入工程において、ＳＰＶ法によるＦｅ（鉄）汚染量評価の精度を向上させる。【解決手段】金属汚染評価対象であるイオン注入処理（工程Ｓ２）を行う前に、シリコン基板表面（シリコンウエハ１の表面）に非晶質シリコン層２を形成する（工程Ｓ１）ことにより、イオン注入工程Ｓ２において注入エネルギーによりシリコンウェハ１の表面近傍に誘発される結晶欠陥を抑制することができる。また、洗浄・熱処理（工程Ｓ３）により評価対象元素であるＦｅもウェハ中へ均一に拡散させた後、イオン注入エネルギーにより欠陥が生じた表層部分を除去する（工程Ｓ４）ことにより、イオン注入工程Ｓ２において注入エネルギーによりシリコンウェハ表面近傍に生じた結晶欠陥を除去することができる。このように、測定値の外乱要因となる結晶欠陥を除去するため、ＳＰＶ法による拡散長測定精度が格段に向上して、より正確なＦｅ汚染評価が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造プロセスにおけるイオン注入による金属汚染を評価する金属汚染評価方法において、
ウェハ表面に予め非晶質層を形成する非晶質層形成工程と、
該非晶質層上から評価対象であるイオン注入を行うイオン注入工程と、
該イオン注入後のウェハに対して熱処理を行う熱処理工程と、
該熱処理後のウェハに対してＳＰＶ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ｖｏｌｔａｇｅ）法による汚染金属含有量の測定を行うＳＰＶ測定工程とを有する金属汚染評価方法。
【請求項２】
半導体製造プロセスにおけるイオン注入による金属汚染を評価する金属汚染評価方法において、
ウェハ表面に対して評価対象であるイオン注入を行うイオン注入工程と、
該イオン注入後のウェハに対して熱処理を行う熱処理工程と、
該熱処理後のウェハに対してイオン注入エネルギーにより結晶欠陥が生じた表層部分を除去する表面欠陥層除去工程と、
表面欠陥層除去後のウェハに対してＳＰＶ法による汚染金属含有量の測定を行うＳＰＶ測定工程とを有する金属汚染評価方法。
【請求項３】
半導体製造プロセスにおけるイオン注入による金属汚染を評価する金属汚染評価方法において、
ウェハ表面に予め非晶質層を形成する非晶質層形成工程と、
該非晶質層上から評価対象であるイオン注入を行うイオン注入工程と、
該イオン注入後のウェハに対して熱処理を行う熱処理工程と、
汚染金属拡散処理後のウェハに対してイオン注入エネルギーにより結晶欠陥が生じた表層部分を除去する表面欠陥層除去工程と、
表面欠陥層除去後のウェハに対してＳＰＶ法による汚染金属含有量の測定を行うＳＰＶ測定工程とを有する金属汚染評価方法。
【請求項４】
前記非晶質層形成工程は、イオン注入処理により前記ウェハ表面の単結晶表面近傍を非晶質化する請求項１または３に記載の金属汚染評価方法。
【請求項５】
前記非晶質層形成工程は、化学的気相成長法により前記ウェハ表面に非晶質層を成膜する請求項１または３に記載の金属汚染評価方法。
【請求項６】
前記非晶質層形成工程は、減圧ＣＶＤ炉を用いて、成膜温度が摂氏４５０度以上５５０度以下および、圧力６．７〜１３３Ｐａに保たれた処理室にモノシランガスを１リットル±０.５リットル毎分導入し、前記ウェハ表面に膜厚１５０ｎｍ±１００ｎｍの非晶質シリコン層を形成する請求項５に記載の金属汚染評価方法。
【請求項７】
前記イオン注入工程は金属汚染量の評価対象工程であり、Ｂ（硼素）またはＰ（リン）を不純物源とし、加速電圧５ＫｅＶ〜１．２ＭｅＶ、イオン注入量１０の１０乗〜１０の１７乗毎平方センチメートルでイオン注入を行う請求項１〜３のいずれかに記載の金属汚染評価方法。
【請求項８】
前記熱処理工程は、評価対象元素である汚染金属および、イオン注入される不純物元素をウェハ中へ均一に拡散させる請求項１〜３のいずれかに記載の金属汚染評価方法。
【請求項９】
前記熱処理工程は、拡散炉において、温度を摂氏８５０度以上１１５０度以下とした毎分１〜２０リットルの範囲の乾燥酸素を供給して熱処理を行う請求項１〜３および８のいずれかに記載の金属汚染評価方法。
【請求項１０】
前記表面欠陥層除去工程は、薬液を使用して化学的作用によるウェットエッチングによりウエハ表層部分を除去する請求項２または３に記載の金属汚染評価方法。
【請求項１１】
前記表面欠陥層除去工程は、物理的または化学的作用を有するガスを使用してドライエッチングによりウエハ表層部分を除去する請求項２または３に記載の金属汚染評価方法。
【請求項１２】
前記表面欠陥層除去工程は、切削機を使用して機械的研磨処理によりウエハ表層部分を除去する請求項２または３に記載の金属汚染評価方法。
【請求項１３】
前記表面欠陥層除去工程は、ＣＭＰ（化学的・機械的研磨）処理によりウエハ表層部分を除去する請求項２または３に記載の金属汚染評価方法。
【請求項１４】
前記表面欠陥層除去工程は、除去される表面欠陥層の膜厚を１０μｍ〜５０μｍの範囲とする請求項２、３および１０〜１３のいずれかに記載の金属汚染評価方法。
【請求項１５】
前記表面欠陥層除去工程は、イオン注入時に前記非晶質シリコン層がウエハ表面を被覆している場合には、除去する表面欠陥層の膜厚を１０μｍ〜５０μｍの範囲とする請求項３に記載の金属汚染評価方法。
【請求項１６】
前記表面欠陥層除去工程は、イオン注入時に前記非晶質シリコン層がウエハ表面を被覆していない場合には、除去する表面欠陥層の膜厚を５０μｍ〜１００μｍの範囲とする請求項２に記載の金属汚染評価方法。
【請求項１７】
前記ウェハはシリコンウェハであり、前記非晶質層は非晶質シリコン層であって、前記汚染金属は鉄（Ｆｅ）である請求項１〜３のいずれかに記載の金属汚染評価方法。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれかに記載の金属汚染評価方法を用いて汚染金属含有量を所定レベル以下に管理して半導体素子を製造する半導体素子の製造方法。
【請求項１９】
ウエハ表層に、固体撮像素子の光電変換部および電荷転送チャネル部をこの順に形成する工程において、前記イオン注入工程の金属汚染評価を行い、該光電変換部および該電荷転送チャネル部の汚染金属含有量を所定レベル以下に管理する請求項１８に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項２０】
前記電荷転送チャネル部上に絶縁膜を介して電荷転送電極を形成する工程と、
該電荷転送電極上に層間絶縁膜を介して、前記光電変換部上を開口した遮光膜を形成する工程と、
前記光電変換部と該遮光膜上の段差を平坦化する平坦化層を形成する工程と、
該平坦化層上の該光電変換部の上方に対応する位置に集光用のマイクロレンズを形成する工程とを有する請求項１９に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項２１】
請求項１〜１７のいずれかに記載の金属汚染評価方法を用いて汚染金属含有量を所定レベル以下に管理して製造された半導体素子が用いられている電子情報機器。
【請求項２２】
前記半導体素子が固体撮像素子であり、該固体撮像素子を撮像部に用いた請求項２１に記載の電子情報機器。
【請求項２３】
前記半導体素子がスイッチ素子であり、該スイッチ素子が画素電極と共に複数、マトリクス状に配列されて液晶表示画面を構成し、該液晶表示画面を表示部に用いた請求項２１に記載の電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造プロセスにおいて、イオン注入工程による金属汚染を評価する金属汚染評価方法、これを用いてトランジスタや固体撮像素子などの半導体素子を製造する半導体素子の製造方法および、この半導体素子の製造方法によって製造されたトランジスタや固体撮像素子を用いた電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造工程において、Ｆｅ（鉄）やＣｕ（銅）などの金属汚染物質が素子に混入すると、素子の電気的特性に悪影響を及ぼし、製造歩留まりを悪化させることが知られている。特に、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサに代表される半導体撮像素子では、Ｆｅの存在によって引き起こされる結晶構造欠陥が光電変換効率に大きく影響を与える。したがって、このような半導体素子の製品歩留りを向上させるためには、Ｆｅの含有量を厳しく管理する必要がある。
【０００３】
この金属汚染を管理するための典型的方法としては、半導体素子の製造工程において、清浄なシリコンウェハを実際の製造条件に拠って各工程で処理した後、その金属汚染量を測定するという手法が最も一般的に用いられている。この方法は、得られた結果が実際の製品に与える影響に極めて近いと判断できるため、優れた方法である。
【０００４】
シリコンウェハの金属汚染量を測定する手法としては、ＴＸＲＦ法（全反射蛍光Ｘ線分析法）、ＩＣＰ−ＭＳ法やＡＡＳ法などの表面濃度分析手法、およびＤＬＴＳ（Ｄｅｅｐ  Ｌｅｖｅｌ  Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法やＳＰＶ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ｖｏｌｔａｇｅ）法などのように、体積濃度を定量可能な手法が実用化されて広く用いられている。例えば特許文献１および特許文献２に開示されているように、ＳＰＶ法によるＦｅ濃度の測定では、シリコンウェハにバンドギャップ以上のエネルギーを有する光を照射して少数キャリア（電子または正孔）を発生させることにより誘起した表面電荷を測定して、単位体積当たりのＦｅ濃度を算出している。
【０００５】
これらの測定方法の中でも、ＳＰＶ法は、測定によって得られた拡散長からＦｅ濃度への換算を簡易に行うことが可能であり、システム化によって非接触・非破壊によりシリコンウェハ面内のＦｅ濃度分布を高速、かつ、簡便に得ることができるという利点を有している。
【０００６】
ＳＰＶ法による感度は、表面濃度に換算した検出下限界値が１Ｅ７（１０の７乗）［ａｔｏｍ／ｃｍ２］であり、表面汚染分析手法として一般的に用いられているＴＸＲＦ法やＩＣＰ−ＭＳ法による検出下限界値１Ｅ８〜１Ｅ９［ａｔｏｍ／ｃｍ２］よりも高い。
【０００７】
さらに、ＳＰＶ法は、その用途として、熱処理工程のように評価元素がシリコンウェハ表面から深さ方向へ浸入して拡散するような場合にも有効である。また、例えば、特許文献２に開示されているように、ＳＰＶ法は、熱処理工程に限らず、低温で行われる洗浄工程の金属汚染評価方法としても用いられている。
【０００８】
以上のような利点から、半導体素子製造プロセス工程中、必要な不純物をイオン化して被処理基板へ導入するためのイオン注入工程においても、ＳＰＶ法によるＦｅ濃度評価が可能となることが期待されている。特許文献１には、イオン注入、ドライエッチング、レジストアッシング、熱酸化工程などのＦｅ汚染にＤＬＴＳ法やＳＰＶ法を適用することが記載されている。
【０００９】
しかしながら、イオン注入工程においては、注入エネルギーによって被処理基板中に結晶欠陥が発生し易く、この欠陥が少数キャリアのトラップとなるため、ＳＰＶ測定信号の変動要素となり、金属汚染量の測定誤差が大きくなってしまうという問題がある。したがって、イオン注入工程の金属汚染を評価する手法としては、前述したＴＸＲＦ法やＩＣＰ−ＭＳ法のような表面分析手法が一般的に用いられている。
【００１０】
また、特許文献３には、半導体表面を酸化膜で被覆後にイオン注入を行うイオン注入方法が開示されている。これにより、イオン注入時に酸化膜内に不純物を留めて金属汚染を防止している。
【特許文献１】特開平６−６９３０１号公報
【特許文献２】特開２００２−３６８０５３号公報
【特許文献３】特開昭６２−１２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来、イオン注入工程の金属汚染を評価管理するために用いられている表面分析手法では、このイオン注入工程で処理を行う評価対象装置により処理されたシリコンウェハの最表面に付着された金属原子量が定量される。したがって、評価可能な金属汚染経路は、シリコンウェハの最表面と機械的に接触する処理装置の搬送系とに限られてしまう。
【００１２】
しかしながら、実際のイオン注入工程において金属汚染が生じる可能性としては、前述した機械的接触によるシリコンウェハ表面への付着だけでなく、次に述べるようなイオン注入装置の内部構造とその原理により発生した金属イオンが、本来必要なイオンと共にシリコンウェハ中に導入されてしまうという場合が考えられる。
【００１３】
即ち、イオン注入装置の内部において、被処理基板へ導入される不純物源から発生したイオンビームが質量分析系の導波管壁に衝突した際に、壁面材がスパッタリングされて、さらにイオン化する。イオン注入装置の反応系内部は、超高真空に保つためにステンレス材が多く用いられるため、スパッタリングによりＦｅ＋やＣｒ＋などの不要なイオンが生成する。このような不要なイオンは質量分析系で除去されるが、条件によっては必要なイオンと共に基板へ注入されてしまうことがある。したがって、イオン注入工程の金属汚染を評価する際には、被処理シリコンウェハの最表面だけでなく、基板に注入された金属不純物も定量する必要がある。このため、従来から広く用いられている表面分析手法では、充分な評価を行うことができない。
【００１４】
これに対して、シリコンウェハ最表面だけでなく、基板内部に含まれるＦｅ元素の体積濃度を定量可能なＳＰＶ法によれば、基板に注入された金属不純物も定量することが可能である。
【００１５】
しかしながら、前述したように、イオン注入工程の場合には、注入エネルギーによって被処理基板中に結晶欠陥が発生し易く、この欠陥が少数キャリアのトラップとなるため、ＳＰＶ測定信号の変動要素となって、金属汚染量の誤差が大きくなってしまうという問題がある。
【００１６】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、半導体製造プロセスのイオン注入工程において、被処理シリコンウェハの最表面だけでなく、基板に注入された金属不純物も定量可能なＳＰＶ法による汚染金属（Ｆｅ）の汚染量評価の精度を向上させることができる金属汚染評価方法、これを用いてトランジスタや固体撮像素子などの半導体素子を製造する半導体素子の製造方法および、この半導体素子の製造方法によって製造されたトランジスタや固体撮像素子などの半導体素子を用いた電子情報機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の金属汚染評価方法は、半導体製造プロセスにおけるイオン注入による金属汚染を評価する金属汚染評価方法において、ウェハ表面に予め非晶質層を形成する非晶質層形成工程と、該非晶質層上から評価対象であるイオン注入を行うイオン注入工程と、該イオン注入後のウェハに対して熱処理を行う熱処理工程と、該熱処理後のウェハに対してＳＰＶ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ｖｏｌｔａｇｅ）法による汚染金属含有量の測定を行うＳＰＶ測定工程とを行うものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１８】
本発明の金属汚染評価方法は、半導体製造プロセスにおけるイオン注入による金属汚染を評価する金属汚染評価方法において、ウェハ表面に対して評価対象であるイオン注入を行うイオン注入工程と、該イオン注入後のウェハに対して熱処理を行う熱処理工程と、該熱処理後のウェハに対してイオン注入エネルギーにより欠陥（結晶欠陥）が生じた表層部分を除去する表面欠陥層除去工程と、表面欠陥層除去後のウェハに対してＳＰＶ法による汚染金属含有量の測定を行うＳＰＶ測定工程とを行う。
【００１９】
本発明の金属汚染評価方法は、半導体製造プロセスにおけるイオン注入による金属汚染を評価する金属汚染評価方法において、ウェハ表面に予め非晶質層を形成する非晶質層形成工程と、該非晶質層上から評価対象であるイオン注入を行うイオン注入工程と、該イオン注入後のウェハに対して熱処理を行う熱処理工程と、汚染金属拡散処理後のウェハに対してイオン注入エネルギーにより欠陥（結晶欠陥）が生じた表層部分を除去する表面欠陥層除去工程と、表面欠陥層除去後のウェハに対してＳＰＶ法による汚染金属含有量の測定を行うＳＰＶ測定工程とを行う。
【００２０】
さらに、好ましくは、本発明の金属汚染評価方法における非晶質層形成工程は、イオン注入処理により前記ウェハ表面の単結晶表面近傍を非晶質化する。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明の金属汚染評価方法における非晶質層形成工程は、化学的気相成長法により前記ウェハ表面に非晶質層を成膜する。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の金属汚染評価方法における非晶質層形成工程は、減圧ＣＶＤ炉を用いて、成膜温度が摂氏４５０度以上５５０度以下および、６．７〜１３３Ｐａに保たれた処理室に１００％モノシランガスを１リットル±０.５リットル毎分導入し、前記ウェハ表面に膜厚１５０ｎｍ±１００ｎｍの非晶質シリコン層を成膜する。
【００２３】
尚、本発明の金属汚染評価方法におけるイオン注入工程は金属含有量の評価対象工程であり、装置形式、イオン種、加速エネルギー等の注入条件に制約はなく、所定のデバイス特性を実現するために、現在に至るまで実際に製品処理に使用されている条件全てが使用可能であるが、代表的な条件としては、Ｂ（硼素）またはＰ（リン）を不純物源とし、加速電圧５ＫｅＶ〜１．２ＭｅＶ、イオン注入量１０の１０乗〜１０の１７乗毎平方センチメートルでイオン注入処理を行う。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の金属汚染評価方法における熱処理工程は、評価対象元素である汚染金属および、イオン注入される不純物元素をウェハ中へ均一に拡散させる。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明の金属汚染評価方法における熱処理工程は、拡散炉において、温度を摂氏８５０度以上１１５０度以下とした毎分１〜２０リットルの範囲の乾燥酸素を供給して熱処理を行う。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の金属汚染評価方法における表面欠陥層除去工程は、薬液を使用して化学的作用によるウェットエッチングによりウエハ表層部分を除去する。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明の金属汚染評価方法における表面欠陥層除去工程は、物理的または化学的作用を有するガスを使用してドライエッチングによりウエハ表層部分を除去する。
【００２８】
さらに、好ましくは、本発明の金属汚染評価方法における表面欠陥層除去工程は、切削機を使用して機械的研磨処理によりウエハ表層部分を除去する。
【００２９】
さらに、好ましくは、本発明の金属汚染評価方法における表面欠陥層除去工程は、ＣＭＰ（化学的・機械的研磨）処理によりウエハ表層部分を除去する。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明の金属汚染評価方法における表面欠陥層除去工程は、除去される表面欠陥層の膜厚を１０μｍ〜５０μｍの範囲とする。
【００３１】
さらに、好ましくは、本発明の金属汚染評価方法における表面欠陥層除去工程は、イオン注入時に前記非晶質シリコン層がウエハ表面を被覆している場合には、除去する表面欠陥層の膜厚を１０μｍ〜５０μｍの範囲とする。
【００３２】
さらに、好ましくは、本発明の金属汚染評価方法における表面欠陥層除去工程は、イオン注入時に前記非晶質シリコン層がウエハ表面を被覆していない場合には、除去する表面欠陥層の膜厚を５０μｍ〜１００μｍの範囲とする。
【００３３】
さらに、好ましくは、本発明の金属汚染評価方法におけるウェハはシリコンウェハであり、前記非晶質層は非晶質シリコン層であって、前記汚染金属は鉄（Ｆｅ）である。
【００３４】
本発明の半導体素子の製造方法は、本発明の上記金属汚染評価方法を用いて汚染金属含有量を所定レベル以下に管理して半導体素子を製造するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３５】
また、好ましくは、本発明の半導体素子の製造方法において、ウエハ表層に、固体撮像素子の光電変換部および電荷転送チャネル部をこの順に形成する工程において、前記イオン注入工程の金属汚染評価を行い、該光電変換部および該電荷転送チャネル部の汚染金属含有量を所定レベル以下に管理する。
【００３６】
さらに、好ましくは、本発明の半導体素子の製造方法において、前記電荷転送チャネル部上に絶縁膜を介して電荷転送電極を形成する工程と、該電荷転送電極上に層間絶縁膜を介して、前記光電変換部上を開口した遮光膜を形成する工程と、前記光電変換部と該遮光膜上の段差を平坦化する平坦化層を形成する工程と、該平坦化層上の該光電変換部の上方に対応する位置に集光用のマイクロレンズを形成する工程とを有する。
【００３７】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記金属汚染評価方法を用いて汚染金属含有量を所定レベル以下に管理して製造された半導体素子が用いられているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３８】
また、好ましくは、本発明の電子情報機器における半導体素子が固体撮像素子であり、該固体撮像素子を撮像部に用いている。
【００３９】
さらに、好ましくは、本発明の電子情報機器における半導体素子がスイッチ素子であり、該スイッチ素子が画素電極と共に複数、マトリクス状に配列されて液晶表示画面を構成し、該液晶表示画面を表示部に用いている。
【００４０】
上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。
【００４１】
本発明にあっては、金属汚染の評価対象であるイオン注入処理を行う前に、シリコン基板表面に対して非晶質シリコン層を形成する。このように基板表面に非晶質シリコン層を形成することによって、イオン注入工程において、注入エネルギーによりシリコンウェハ表面近傍に誘発される結晶欠陥を抑制することができる。
【００４２】
また、金属汚染の評価対象であるイオン注入処理を行った後で、洗浄および熱処理により評価対象元素であるＦｅをウェハ中へ均一に拡散させ、さらに、イオン注入エネルギーにより欠陥が生じた表層部分を除去する。この表層除去によって、イオン注入工程において注入エネルギーによりシリコンウェハ表面近傍に生じた結晶欠陥を除去して、ＳＰＶ法による測定精度を向上させることが可能となる。
【００４３】
本発明において、シリコン基板表面に対して予め非晶質のシリコン層を形成する工程と、イオン注入エネルギーにより欠陥が生じた表層部分を除去する工程は、両方実施してもよく、いずれか一方だけを行ってもよい。
【００４４】
イオン注入工程処理前にシリコンウェハ表面に非晶質シリコン層を形成する方法としては、イオン注入処理によるシリコンウェハ表面の非晶質化または化学的気相成長法による非晶質シリコン成膜などの方法を用いることが可能となる。  
【００４５】
また、イオン注入エネルギーにより欠陥が生じた表層部分を除去する方法としては、薬液を使用した化学的作用によるウェットエッチング、物理的および化学的作用を有するガスを使用した気相反応によるドライエッチング、切削機を使用した機械的研磨処理またはＣＭＰ（化学的・機械的研磨）処理などの方法を用いることができる。
【００４６】
なお、特許文献３には、半導体表面を酸化膜で被覆後にイオン注入を行うイオン注入方法が開示されているが、この方法は、イオン注入時に酸化膜内に不純物を留めて金属汚染を防止するためのものであって、本発明のようにウエハ表面に非晶質層を形成して、イオン注入工程における金属汚染を測定する際の誤差を少なくするためのものではない。要するに、特許文献３のようにイオン注入時に酸化膜内に不純物を留めてしまうと、本発明のように、イオン注入された不純物（汚染金属Ｆｅを含む）は非晶質層を通過してウエハ中に注入されないために、ＳＰＶ測定ができない結果となる。
【発明の効果】
【００４７】
以上により、本発明によれば、シリコンウェハの表面に予め非晶質層を形成することにより、イオン注入エネルギーにより誘発されるシリコンウェハ表面近傍の結晶欠陥発生を抑制し、さらにＦｅ汚染評価工程であるＳＰＶ測定の直前に表層除去を行うことにより、測定値の外乱要因となる結晶欠陥が完全に除去されるため、Ｆｅ汚染評価工程であるＳＰＶ法による拡散長の測定精度を向上させて、より正確なＦｅ汚染評価を行なうことが可能となる。
【００４８】
これにより、従来は表面分析法で実施されていたイオン注入工程のＦｅ汚染管理を、シリコン基板内部まで高速、かつ、高感度に定量可能なＳＰＶ法によって行うことが可能となり、イオン注入工程においても汚染源の究明精度を向上させ、究明期間短縮による当該工程の生産性向上に寄与することができる。さらに、ＳＰＶ測定が可能になることにより、イオン注入工程の金属汚染総量を把握することが可能となるため、金属汚染撲滅による製品歩留りの向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下に、本発明の金属汚染評価方法の実施形態１〜３を半導体製造プロセスのイオン注入工程に適応した場合について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るイオン注入工程の金属汚染測定方法を行う際のシリコンウェハの処理手順を示す工程図である。
【００５０】
図１に示すように、まず、非晶質層形成工程Ｓ１でシリコンウェハ表面上にイオン注入欠陥を抑制するための非晶質層としての非晶質シリコン層を形成する。
【００５１】
次に、イオン注入工程Ｓ２で、非晶質シリコン層に対してＢ（硼素）イオンのイオン注入処理を行う。このイオン注入処理が評価対象である。
【００５２】
洗浄・熱処理工程Ｓ３で、イオン注入処理後のシリコンウェハを洗浄処理した後、熱処理により非晶質層の表面および層内部の金属元素（汚染金属の例えばＦｅ）を含む不純物を、シリコンウェハの基板全域に拡散させる。
【００５３】
表面欠陥層除去工程Ｓ４で、熱処理の後に、非晶質シリコン層および、イオン注入エネルギーによって生じたシリコンウェハ表面近傍の表面欠陥層を除去処理する。
【００５４】
ＳＰＶ測定工程Ｓ５で、表面欠陥層除去後のシリコンウェハに対してＳＰＶ法により汚染金属含有量としてＦｅ含有量を測定する。
【００５５】
ここで、上記各ステップに対応する各処理後のシリコンウェハ内部状態を図２〜図６に模式的に示している。
【００５６】
図２は、図１の各ステップの準備段階で用意される未処理状態のシリコンウェハ１を示す部分断面図である。
【００５７】
ＳＰＶ法は、シリコンウェハにバンドギャップ以上のエネルギーを有する光を照射して少数キャリア（電子または正孔）を発生させることにより誘起した表面電荷を測定し、単位体積当たりのＦｅ濃度を算出する方法である。
【００５８】
具体的には、ＳＰＶ法は、Ｆｅ−Ｂの解離反応
Ｆｅ−Ｂ  ⇔  Ｆｅｉ＋Ｂｓ
を利用して、解離前後のキャリアーの拡散長を測定してＦｅ濃度を求める。このように、ＳＰＶ法では、原理的に評価元素Ｆｅと基板中のＢ（ボロン）とが対となる性質を利用するため、後の熱処理工程で酸化誘起欠陥を生じせしめない水準まで酸素含有量が少ないＰ型の単結晶シリコンウェハを用いることが好ましい。
【００５９】
図３は、図１の「非晶質層形成工程Ｓ１」で成膜処理された後のシリコンウェハを示す部分断面図である。
【００６０】
図１の非晶質層形成工程Ｓ１では、図３に示すように、シリコンウェハ１上に、シリコンウェハ１の表層部のイオン注入欠陥を抑制するために非晶質シリコン層２を形成する。本実施形態１では、化学的気相成長（ＣＶＤ）法により、ラージバッチ式減圧ＣＶＤ（化学的気相成長）炉において、成膜温度５３５度（摂氏）および圧力２７Ｐａに保たれた処理室に１００％モノシランガスを１リットル毎分導入し、膜厚１５０ｎｍの非晶質シリコン層２を形成する。なお、非晶質シリコン層２の膜厚は、後のイオン注入処理工程における条件に合わせて調整を行うことが好ましい。また、非晶質シリコン層２の形成方法としては、化学的気相成長（ＣＶＤ）法の他に、イオン注入処理により単結晶表面近傍を非晶質化する所謂プリアモルファス注入を行ってもよい。
【００６１】
図４は、図１の「イオン注入工程Ｓ２」でイオン注入処理された後のシリコンウェハを示す部分断面図である。
【００６２】
図１のイオン注入工程Ｓ２では、金属汚染評価対象であるイオン注入処理を行う。本実施形態１では、イオン注入処理装置として中電流イオン注入装置を使用して、Ｂ（硼素）を不純物源とし、加速電圧２０ＫｅＶ、イオン注入量１０の１６乗毎平方センチメートルとしてイオン注入処理を行う。
【００６３】
図４に示すように、イオン注入された不純物（Ｂ）と金属汚染元素（Ｆｅ）の大部分は、非晶質シリコン層２によって深い浸入を抑制され、非晶質シリコン層２の表面および層内に留まった層２ａを形成する。非晶質シリコン層２を突き抜けた一部のＢイオンはシリコンウェハ１に達し、部分的に「ｘ」で示した結晶欠陥を誘発している。
【００６４】
図５は、図１の「洗浄・熱処理工程Ｓ３」で洗浄・熱処理された後のシリコンウェハを示す部分断面図である。
【００６５】
図１の洗浄・熱処理工程Ｓ３では、イオン注入処理された図４のシリコンウェハを洗浄処理した後に、熱処理により、非晶質シリコン層２の表面および非晶シリコン質２の層内部の金属元素を含む不純物を、シリコンウェハ１の基板全域に拡散させる。本実施形態１では、ラージバッチ式酸化炉において、温度を９５０度（摂氏）とし、毎分１０リットルの乾燥酸素を供給して、膜厚１５ｎｍの酸化膜が得られる熱処理を実施した。
【００６６】
図５に示すように、この熱処理によって、シリコンウェハ単結晶層１は、不純物が均一に拡散された層１ａとなる。
【００６７】
図６は、図１の「表面欠陥層除去工程Ｓ４」で除去処理された後のシリコンウェハを示す部分断面図である。
【００６８】
図１の表面欠陥層除去工程Ｓ４では、イオン注入工程Ｓ２でのイオン注入エネルギーによって生じたシリコンウェハ表面近傍の表面欠陥層（表層部分）を除去する。本実施形態１では、ウェハ切削機を使用して、機械的研磨処理によりシリコンウェハ最表面から１００μｍの部分を除去する。なお、ＳＰＶ法による測定では、原理的に測定表面の状態に影響を受けないため、完全鏡面にする必要はない。また、シリコンウェハ表層の除去は、化学的浸食作用を有する薬液によるウェットエッチング、化学的浸食作用やスパッタリングなどの物理的作用を有するガスによるドライエッチング、および化学的・機械的研磨（ＣＭＰ）法により行ってもよい。さらに、この場合に、非晶シリコン質２を除去した後に、シリコンウェハ表面近傍の表面欠陥層（表層部分）を除去することは当然のことである。
【００６９】
図６に示すように、イオン注入工程Ｓ２により生じた表面欠陥層は除去され、評価対象の金属元素を含む不純物が拡散されたシリコンウェハの基板１ａのみとなる。
【００７０】
以上の各処理によって、シリコンウェハ１は評価対象のイオン注入工程Ｓ２により汚染された金属元素Ｆｅを含み、かつ、ウェハ表面部分の結晶欠陥が無い状態となって、ＳＰＶ測定を行うことができる状態となっている。
【００７１】
次に、図１のＳＰＶ測定工程Ｓ５では、ＳＰＶ法により汚染金属含有量としてＦｅ含有量を測定する。
【００７２】
図７は、本発明のイオン注入工程Ｓ２の金属汚染評価方法にしたがって上記工程Ｓ１〜Ｓ４の各処理を行い、ＳＰＶ法による拡散長測定を行った場合のＳＰＶプロットデータを示すグラフであり、図８は、図７との比較のために、本発明のように非晶質層形成工程Ｓ１および表面欠陥層除去工程Ｓ４を行わずに、従来の場合と同様に、ＳＰＶ法による拡散長測定を行った場合のＳＰＶプロットデータを示すグラフである。
【００７３】
図７および図８において、縦軸は測定装置で測定された表面光電圧を示し、横軸は          浸透（貫通）深さ（Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ  Ｄｅｐｔｈ）を示している。
【００７４】
本発明のイオン注入工程Ｓ２の金属汚染評価方法にしたがって処理したシリコンウェハ１ａに対してＳＰＶ法による拡散長の測定を行った場合には、図７に示すように、測定結果の確からしさを表すＲ値（フィッティングカウント）が０．９９９以上であり、拡散長ＬＤｉｆｆは４９５．４μｍとなっている。これに対して、本実施形態１のように非晶質層形成工程Ｓ１および表面欠陥層除去工程Ｓ４を行わずにイオン注入工程Ｓ２および洗浄・熱処理工程Ｓ３を行ったシリコンウェハに対してＳＰＶ法による拡散長測定を行った場合には、図８に示すように、拡散長ＬＤｉｆｆは１８５μｍと小さく、Ｒ値は０．９９８未満であり、結晶欠陥の影響を受けて正確な拡散長が測定できていないことを示している。なお、図７中のＴａｕ（τ）は「τ＝ＬＤｉｆｆ２／Ｄ」（Ｄは少数キャリア拡散定数）より求められた再結合寿命（ライフタイム）である。
【００７５】
このようにして得られた拡散長は、シーメンス社の研究により一般的に認知されているＦｅ濃度の算出式
Ｆｅ（ｃｍ−３）  ＝  １．０５  ×  １０１６  ×  （１／Ｌａｆｔ２  −  １／Ｌｂｅｆ２）
（Ｌａｆｔ、ＬｂｅｆはＦｅ−Ｂ乖離前後の拡散長値）
により、鉄（Ｆｅ）濃度を算出することができる。この拡散長の誤差が大きい場合、Ｆｅ汚染評価結果も誤差が大きいものとなる。
【００７６】
半導体素子の製造工程において、Ｆｅ（鉄）やＣｕ（銅）などの金属汚染物質が素子に混入すると、素子の電気的特性に悪影響を及ぼし、製造歩留まりを悪化させるが、半導体撮像素子では、Ｆｅの存在によって引き起こされる結晶構造欠陥が光電変換効率に大きく影響を与えて、半導体素子の製品歩留りが悪化する。これを解決するためには、Ｆｅの含有量を精度よく厳しく管理する必要がある。汚染金属の含有量の測定結果と、その閾値とを比較して、その汚染金属含有量の測定結果が閾値を超えた場合に、パーティクルの含有量の場合などと同様に、半導体素子の生産を一旦止めて、汚染源を究明してその汚染金属含有量の測定結果が閾値を超えないように調整する。これによって、固体撮像素子の受光部の場合には光電変換効率を良好な状態に保つことができるなど、半導体素子の性能を良好な所定レベルに維持できる。
【００７７】
以上により、本実施形態１によれば、金属汚染評価対象であるイオン注入処理（工程Ｓ２）を行う前に、シリコン基板表面（シリコンウエハ１の表面）に非晶質シリコン層２を形成する（工程Ｓ１）ことにより、イオン注入工程Ｓ２において注入エネルギーによりシリコンウェハ１の表面近傍に誘発される結晶欠陥を抑制することができる。また、洗浄・熱処理（工程Ｓ３）により評価対象元素であるＦｅもウェハ中へ均一に拡散させた後、イオン注入エネルギーにより欠陥が生じた表層部分を除去する（工程Ｓ４）ことにより、イオン注入工程Ｓ２において注入エネルギーによりシリコンウェハ表面近傍に生じた結晶欠陥を除去することができる。このように、測定値の外乱要因となる結晶欠陥を除去するため、ＳＰＶ法による拡散長測定精度が格段に向上して、より正確なＦｅ汚染評価が可能となる。
【００７８】
このようにして、金属汚染評価対象であるイオン注入工程Ｓ２においてイオン注入エネルギーにより誘発されるシリコンウェハ表面近傍の結晶欠陥発生を抑制し、さらに、発生の可能性がある結晶欠陥部分を除去して、ＳＰＶ法による拡散長の測定精度を向上させて高精度で金属汚染評価を行うことができる。
【００７９】
したがって、従来は表面分析法で実施されていたイオン注入工程のＦｅ汚染管理を、シリコン基板内部まで高速、かつ、高感度に定量可能なＳＰＶ法によって行うことが可能となる。本発明のイオン注入工程Ｓ２の金属汚染評価方法を用いることにより、イオン注入工程Ｓ２においても汚染源の究明精度を向上させ、究明期間短縮による当該工程の生産性向上に寄与することができる。さらに、ＳＰＶ測定が可能になることにより、イオン注入工程Ｓ２の金属汚染総量を把握することが可能となるため、半導体素子の性能を良好に維持でき、かつ金属汚染撲滅による製品歩留りの向上を図ることができる。
（実施形態２）
上記実施形態１では、ウェハ表面を非晶質層で覆うことにより、イオン注入により誘発されるシリコンウェハ表面近傍の結晶欠陥を抑制し、かつシリコンウェハ表面の表面欠陥層の除去により、表面近傍の結晶欠陥発生部分を除去するため、基板表面だけではなく基板内部まで測定可能なＳＰＶ法において、結晶欠陥による測定誤差を防いで、高精度に金属汚染を評価する場合について説明したが、本実施形態２では、イオン注入処理および熱処理を行うに際して、ウェハ表面を非晶質層で覆うが、シリコンウェハ表面の表面欠陥層の除去を行わない場合について説明する。この場合には、ウェハ表面を非晶質層で覆うことにより、イオン注入により誘発されるシリコンウェハ表面近傍の結晶欠陥を抑制できて、従来のようにウェハ表面を非晶質層で覆わない場合に比べて、ＳＰＶ法において、結晶欠陥による測定誤差も抑制されて、より高精度に金属汚染を評価することができる。
【００８０】
図９は、本発明の実施形態２に係るイオン注入工程の金属汚染測定方法を行う際のシリコンウェハの処理手順を示す工程図である。
【００８１】
図９に示すように、まず、非晶質層形成工程Ｓ１１でシリコンウェハ表面上にイオン注入欠陥を抑制するための非晶質層としての非晶質シリコン層を形成する。本実施形態２では、非晶質シリコン層２の形成方法として、イオン注入処理により単結晶表面近傍を非晶質化する所謂プリアモルファス注入を行う。  
【００８２】
次に、イオン注入工程Ｓ１２で、非晶質シリコン層に対してＢ（硼素）イオンのイオン注入処理を行う。このイオン注入処理が評価対象である。上記実施形態１の場合と同様に、イオン注入処理装置として中電流イオン注入装置を使用して、Ｂ（硼素）を不純物源とし、加速電圧２０ＫｅＶ、イオン注入量１０の１６乗毎平方センチメートルとしてイオン注入処理を行う。これによって、非晶質シリコン層２を突き抜けた一部のＢイオン（不純物イオン）はシリコンウェハ１に達し、図４で部分的に「ｘ」で示した結晶欠陥を誘発している。
【００８３】
洗浄・熱処理工程Ｓ１３で、イオン注入処理後のシリコンウェハを洗浄処理した後、熱処理により非晶質層の表面および層内部の金属元素（汚染金属の例えばＦｅ）を含む不純物を、シリコンウェハの基板全域に拡散させる。この場合、ラージバッチ式酸化炉において、温度を９５０度（摂氏）とし、毎分１０リットルの乾燥酸素を供給して、膜厚１５ｎｍの酸化膜が得られる。
【００８４】
ＳＰＶ測定工程Ｓ１４で、熱処理後のシリコンウェハに対してＳＰＶ法により汚染金属含有量としてＦｅ含有量を測定する。このＳＰＶ測定は、ウエハ表面に非晶質シリコン層があるかないかには無関係であるため、非晶質シリコン層を除去せずにそのままの状態でＦｅ含有量を測定する。
【００８５】
以上の各処理によって、シリコンウェハは評価対象のイオン注入工程Ｓ２により汚染された金属元素Ｆｅを含み、かつ、ウェハ表面を非晶質シリコン層で覆うことで、イオン注入により誘発されるシリコンウェハ表面近傍の結晶欠陥が抑制された状態となって、精度よくＳＰＶ測定を行うことができる。
（実施形態３）
上記実施形態１では、ウェハ表面を非晶質層で覆うことにより、イオン注入により誘発されるシリコンウェハ表面近傍の結晶欠陥を抑制し、かつシリコンウェハ表面の表面欠陥層の除去により、表面近傍の結晶欠陥発生部分を除去するため、基板表面だけではなく基板内部まで測定可能なＳＰＶ法において、結晶欠陥による測定誤差を防いで、高精度に金属汚染を評価する場合について説明したが、本実施形態３では、イオン注入処理および熱処理を行うに際して、ウェハ表面を非晶質層で覆わずに、シリコンウェハ表面の表面欠陥層の除去を行う場合について説明する。この場合にも、シリコンウェハ表面の表面欠陥層（結晶欠陥発生部分）を除去することにより、従来のようにシリコンウェハ表面近傍の表面欠陥層を除去しない場合に比べて、ＳＰＶ法において、結晶欠陥による測定誤差を防いで、より高精度に金属汚染を評価することができる。
【００８６】
図１０は、本発明の実施形態３に係るイオン注入工程の金属汚染測定方法を行う際のシリコンウェハの処理手順を示す工程図である。
【００８７】
図１０に示すように、まず、イオン注入工程Ｓ２１で、シリコンウエハ表面に対してＢ（硼素）イオンのイオン注入処理を行う。このイオン注入処理が評価対象である。上記実施形態１の場合と同様に、イオン注入処理装置として中電流イオン注入装置を使用して、Ｂ（硼素）を不純物源とし、加速電圧２０ＫｅＶ、イオン注入量１０の１６乗毎平方センチメートルとしてイオン注入処理を行う。これによって、シリコンウェハでは、このイオン注入によって表面部で結晶欠陥を誘発している。
【００８８】
次に、洗浄・熱処理工程Ｓ２２で、イオン注入処理後のシリコンウェハを洗浄処理した後、熱処理により、シリコンウェハの表面部およびその内部の金属元素（汚染金属の例えばＦｅ）を含む不純物を、シリコンウェハの基板全域に拡散させる。この場合、ラージバッチ式酸化炉において、温度を９５０度（摂氏）とし、毎分１０リットルの乾燥酸素を供給する。
【００８９】
表面欠陥層除去工程Ｓ２３で、熱処理後に、非晶質シリコン層および、イオン注入エネルギーによって生じたシリコンウェハ表面近傍の表面欠陥層を除去処理する。この場合、ウェハ切削機を用いて、機械的研磨処理によりシリコンウェハ最表面から所定部分（例えば１００μｍ）を除去する。
【００９０】
ＳＰＶ測定工程Ｓ２４で、表面欠陥層除去後のシリコンウェハに対してＳＰＶ法により汚染金属含有量としてＦｅ含有量を測定する。
【００９１】
以上の各処理によって、シリコンウェハは評価対象のイオン注入工程Ｓ２により汚染された金属元素Ｆｅを含み、かつ、ウェハ表面部分の結晶欠陥が無い状態となって、精度よくＳＰＶ測定を行うことができる。
【００９２】
なお、上記実施形態１，２では、非晶質層形成工程は、減圧ＣＶＤ炉を用いて、成膜温度が摂氏５３５度および圧力２７Ｐａに保たれた処理室に１００％モノシランガスを１リットル毎分導入し、ウェハ表面に膜厚１５０ｎｍの非晶質シリコン層を形成する場合について説明したが、これに限らず、減圧ＣＶＤ炉を用いて、成膜温度が摂氏４５０度以上５５０度以下（摂氏４５０度よりも低いと非晶質層の形成が不安定になり、摂氏５５０度よりも高いと結晶化する）および、圧力６．７〜１３３Ｐａ（この圧力範囲外では結晶性の発生膜厚均一性の劣化が生じる可能性がある）に保たれた処理室に１００％モノシランガスを１リットル±０.５リットル毎分導入し、前記ウェハ表面に膜厚１５０ｎｍ±１００ｎｍ（膜厚１５０ｎｍはＳＰＶ測定に最適な膜厚、±１００ｎｍは成膜誤差）の非晶質シリコン層を形成すればよい。
【００９３】
なお、上記実施形態１〜３では、評価対象工程であるイオン注入工程は装置形式、イオン種、加速エネルギー等の注入条件に制約はなく、所定のデバイス特性を実現するために実際に製品処理に現在使用されている条件全てが使用可能である。よって、イオン注入工程は金属汚染量の評価対象工程であり、その代表的なものとして、Ｂ（硼素）またはＰ（リン）を不純物源とし、加速電圧５ＫｅＶ〜１．２ＭｅＶ、イオン注入量１０の１０乗〜１０の１７乗毎平方センチメートルでイオン注入を行う。
【００９４】
さらに、上記実施形態１〜３では、熱処理工程は、ラージバッチ式酸化炉において、温度を摂氏９５０度とし、毎分１０リットルの乾燥酸素を供給して熱処理を行う場合について説明したが、これに限らず、ラージバッチ式酸化炉などの拡散炉において、温度を摂氏８５０度以上１１５０度以下（８５０度以上でＦｅが拡散し表面に酸化膜が形成され、現在の拡散炉では１１５０度が限度）とし、毎分１〜２０リットルの範囲（現在の拡散炉の能力）の乾燥酸素を供給して熱拡理を行えばよい。
【００９５】
さらに、上記実施形態１，３では、表面欠陥層除去工程で、熱処理後に、イオン注入エネルギーによって生じたシリコンウェハ表面近傍の表面欠陥層を除去処理する場合であって、ウェハ切削機を用いて、機械的研磨処理によりシリコンウェハ最表面から所定部分（１００μｍ）を除去する場合について説明したが、除去する表面欠陥層の厚さは１００μｍに限らず、１０μｍ〜１００μｍの範囲であればよい。この場合、非晶質シリコン層がある場合（実施形態１）には、除去する表面欠陥層の厚さは１０μｍ〜５０μｍの範囲であればよく、非晶質シリコン層がない場合（実施形態３）には、除去する表面欠陥層の厚さは５０μｍ〜１００μｍの範囲であればよい。上記実施形態１は非晶質シリコン層をウエハ表面に被覆する場合であるが、除去する表面欠陥層の厚さを１００μｍとしているのは完全に表面欠陥層が除去されるからである。ところが、除去する表面欠陥層の厚さが１００μｍを超えると、汚染金属Ｆｅのウエハ内のＦｅ含有量が少なくなってＳＰＶ測定に支障が生じる場合がある。
【００９６】
さらに、上記実施形態１〜３では、特に説明しなかったが、本発明のイオン注入工程の金属汚染評価方法は、固体撮像素子の受光部（光電変換部）や信号電荷検出部、液晶駆動素子のスイッチ素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などにおけるイオン注入工程（不純物領域形成工程）を含む半導体素子の製造方法に適応することができる。
【００９７】
ここで、本発明の半導体素子の製造方法として、ＣＣＤ型固体撮像素子の製造方法について説明する。固体撮像素子としては、ＣＣＤ型固体撮像素子の他に、ＣＭＯＳ型固体撮像素子もある。
【００９８】
まず、基板表層に受光部（光電変換部）、読み出しゲート部およびＣＣＤ電荷転送チャネル部がこの順に形成された半導体基板上に絶縁膜を形成し、受光部以外の半導体基板部の読み出しゲート部およびＣＣＤ電荷転送チャネル部上に、絶縁膜を介して電荷転送電極を形成する。これらの受光部（光電変換部）、読み出しゲート部およびＣＣＤ電荷転送チャネル部は、不純物領域（半導体領域）になっており、前述したようなイオン注入工程および洗浄・熱処理工程を行って形成される。この場合に、前述した本実施形態１〜３のイオン注入工程の金属汚染評価方法を用いて、本発明の半導体素子としての固体撮像素子の不純物領域の汚染金属含有量（Ｆｅ含有量）を所定レベル以下に管理する。この管理は、汚染金属含有量をＳＰＶ法で測定し、その汚染金属含有量のＳＰＶ測定結果（数値など）が所定レベル（閾値）を超えた場合に、そのＳＰＶ測定結果の表示数値を見て管理者が判断してもよいし、自動的に警報を表示（ランプ色や文字表示）や音で発して報知してもよいし、自動的にイオン注入装置を停止制御するようにしてもよい。ＳＰＶ測定結果が所定レベル（閾値）を超えたことを知った場合に、管理者が汚染源を究明して、その汚染金属含有量が所定レベル以下になるようにイオン注入装置などの各装置を調整することができる。
【００９９】
次に、この転送電極上に層間絶縁膜を介して遮光膜を形成する。この層間絶縁膜は、例えばＢＰＳＧもしくは熱酸化により成膜されたシリコン酸化膜からなっている。また、遮光膜は、例えばタングステンなどの金属材料からなり、各受光部と対応する部分には開口部が設けられている。
【０１００】
さらに、これらの絶縁膜および遮光膜上に平坦化層を形成する。この平坦化層は、絶縁膜と遮光膜との間の段差に対して表面を平坦化させるために、研磨法または熱処理によるリフローで平坦化している。
【０１０１】
さらに、この平坦化層上の受光部の上方に対応する位置には、集光用のマイクロレンズを形成する。このようにして、固体撮像素子の不純物領域の汚染金属含有量が所定レベル以下に管理された状態で、高品質が維持された本発明の固体撮像素子を製造することができる。
【０１０２】
このような本発明の半導体素子の製造方法により製造された固体撮像素子を撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子情報機器について説明する。本発明の電子情報機器は、本発明の上記実施形態１〜３のイオン注入工程の金属汚染評価方法を用いて得た固体撮像素子を撮像部に用いて、高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示手段と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信手段と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力手段とのうちの少なくともいずれかを有している。
【０１０３】
また、本発明の半導体素子の製造方法により製造された液晶表示画面（スイッチ素子が画素電極と共に複数、マトリクス状に配列された液晶表示画面）を表示部に用いた電子情報機器を得ることもできる。
【０１０４】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜３を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜３に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜３の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、半導体製造プロセスにおいて、イオン注入工程による金属汚染を評価する金属汚染評価方法、これを用いてトランジスタや固体撮像素子などの半導体素子を製造する半導体素子の製造方法および、この半導体素子の製造方法によって製造されたトランジスタや固体撮像素子を用いた電子情報機器の分野において、半導体製造プロセスのイオン注入工程で、イオン注入エネルギーにより誘発されるシリコンウェハ表面近傍の結晶欠陥発生を抑制し、測定値の外乱要因となる結晶欠陥発生部分を除去して、Ｆｅ汚染評価工程であるＳＰＶ法による拡散長の測定精度を向上させ、より正確なＦｅ汚染評価を行なうことが可能となる。これにより、従来は表面分析法で実施されていたイオン注入工程のＦｅ汚染管理を、シリコン基板内部まで高速、かつ、高感度に定量可能なＳＰＶ法によって行うことが可能となり、イオン注入工程においても汚染源の究明精度を向上させ、究明期間短縮による当該工程の生産性向上に寄与することができる。さらに、ＳＰＶ測定が可能になることにより、イオン注入工程の金属汚染総量を把握することが可能となるため、金属汚染撲滅による製品歩留りの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の実施形態に係るイオン注入工程の金属汚染測定方法を行う際のシリコンウェハの処理手順を示す工程図である。
【図２】図１の準備段階で用意される未処理状態のシリコンウェハ１を示す部分断面図である。
【図３】図１の「非晶質層形成工程Ｓ１」で処理された後のシリコンウェハを示す部分断面図である。
【図４】図１の「イオン注入工程Ｓ２」で処理された後のシリコンウェハを示す部分断面図である。
【図５】図１の洗浄・熱処理「工程Ｓ３」で処理された後のシリコンウェハを示す部分断面図である。
【図６】図１の「表面欠陥層除去工程Ｓ４」で処理された後のシリコンウェハを示す部分断面図である。
【図７】本発明のイオン注入工程Ｓ２の金属汚染評価方法にしたがって上記工程Ｓ１〜工程Ｓ４の処理を行い、ＳＰＶ法による拡散長測定を行った場合のＳＰＶプロットデータを示すグラフである。
【図８】本発明のように非晶質層形成工程「工程１」および表面欠陥層除去工程「工程４」を行わずに、ＳＰＶ法による拡散長測定を行った場合のＳＰＶプロットデータを示すグラフである。
【図９】本発明の実施形態２に係るイオン注入工程の金属汚染測定方法を行う際のシリコンウェハの処理手順を示す工程図である。
【図１０】本発明の実施形態３に係るイオン注入工程の金属汚染測定方法を行う際のシリコンウェハの処理手順を示す工程図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１  シリコンウエハ（未処理のシリコン層；単結晶）
２  非晶質シリコン層（非晶質層）
２ａ  イオン注入による不純物および汚染金属元素の投影飛程距離に依存した不純物含有層
１ａ  イオン注入後の熱処理による不純物および金属元素の拡散層
ｘ  イオン注入エネルギーにより発生した結晶欠陥
【図１】
2007258602.tif 000003
【図２】
2007258602.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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